大学生电子设计方案大赛控制类电源类仪器仪表类放大类.docx

1、大学生电子设计方案大赛控制类电源类仪器仪表类放大类大学生电子设计大赛资料主攻“控制类”赛题方向的同学注意了：1.历届的 “控制类赛题”在9届电子设计竞赛中，“控制类赛题” 除了1994和1995年外，其它每届都有，共有9题： 水温控制系统（1997年C题）； 自动往返电动小汽车（2001年C题）； 简易智能电动车（2003年E题）； 液体点滴速度监控装置（2003年F题）； 悬挂运动控制系统（2005年E题）； 电动车跷跷板（2007年F题本科组）； 电动车跷跷板（2007年J题高职高专组）； 声音引导系统（2009年B题）； 模拟路灯控制系统（2009年I题）。其中与电动小车有关的有6题。2

2、. 从历届赛题可以看到：从历届的赛题来看，主攻“控制类”赛题方向的同学需要了解和掌握：（1）系统控制方案和算法设计（2） 微控制器电路模块制作和编程：如：AT89S52、MSP430F1611、MSP430F2274、Atmega128、PIC16F628A、ADuC841、C8051F022、W78E51B、STM32F103VET6等等。 （3）微控制器外围电路模块制作和编程：如键盘及LED数码管显示器模块、RS-485总线通信模块、CAN总线通信模块、无线收发器电路模块、ADC模块、DAC模块等等。 （4）传感器电路模块制作和编程：如光电传感器模块、超声波发射与接收模块、温湿度传感器模块

3、、倾角传感器模块、角度传感器模块、音频信号检测模块等等。（5）电机控制电路模块制作和编程：如直流电机驱动模块（L298 N）、 步进电机驱动模块（L297+L298N，TA8435H）、舵机控制模块、光电隔离模块等等。（6）放大器电路模块制作：小信号放大器电路模块、滤波器电路模块、音频放大器（7）电源电路模块制作（8）电动小车制作3. 建议：“控制类”赛题中所涉及到的一些知识点，特别是有关自动控制理论与算法方面，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。“系统控制方案和算法设计”是控制类赛题的重点，对

4、于不同的赛题，控制目的和要求都是不相同的，其“系统控制方案和算法设计”也都是不相同的。而“系统控制方案和算法设计”往往决定该赛题能否成功的关键之一。在训练过程中可以选择一些往届的赛题，适当做一些修改，进行培训。随着全国大学生电子设计竞赛的深入和发展，电子设计竞赛从题目要求的深度、难度都有很大的提高，在竞赛规则中对微控制器选型、电路模块的采用的限制、“最小系统”的定义、“性价比”与“系统功耗”指标要求等也出现了一些变化。根据目前的竞赛规则，训练过程中制作的一些功能模块是可以在竞赛中使用的。建议训练过程中，对历届赛题中经常出现的基本电路和功能模块（如直流电机驱动模块、 步进电机驱动模块、传感器模块

5、等）进行设计与制作，制作和掌握这些模块的使用，为竞赛做好充分的准备。根据我们在培训过程中对学生的了解，主攻“控制类”赛题方向的同学通常对数字信号处理掌握较好，而对模拟电路、小信号处理（如2009的音频信号）缺乏训练。模拟电路知识是电子设计竞赛中的一个重点。控制类赛题也不会是纯数字量处理（如全部都是开关动作），从2007、2009的赛题就可以看到这个趋势。主攻“控制类”赛题方向的同学需要注意和加强模拟电路方面的训练。主攻“控制类”赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下还有可能出现什么控制类的赛题，还有可能出现什么样的控制算法，还有哪些传感器可能被使用（如图像识别传感器模块、色彩传感器模块

6、、电子罗盘模块等），在培训过程中事先训练一下。主攻“仪器仪表类”赛题的同学注意了在9届电子设计竞赛中，“仪器仪表类赛题” 除了1994年和2009年外，其它每届都有，共有12题：简易电阻、电容和电感测试仪（1995年D题）；简易数字频率计（1997年B题）；数字式工频有效值多用表（1999年B题）；频率特性测试仪（1999年C题）；简易数字存储示波器（2001年B题）；低频数字式相位测量仪（2003年C题）；简易逻辑分析仪（2003年D题）；集成运放参数测试仪（2005年B题）；简易频谱分析仪（2005年C题）；音频信号分析仪（2007年A题本科组）；数字示波器（2007年C题本科组）；积分式

7、直流数字电压表（2007年G题高职高专组）。如果将信号源类赛题（4题）也包括进来，如实用信号源的设计和制作（1995年B题）；波形发生器（2001年A题）；正弦信号发生器（2005年第七届A题）；信号发生器（2007年H题高职高专组）。仪器仪表类赛题是电子设计竞赛中出现的最多类型的赛题。2. 从历届赛题可以看到：从历届的赛题来看，主攻“仪器仪表类”赛题方向的同学需要了解和掌握：（1）目前已经出现过的赛题，基本上在实验室都可以看到和用到的，赛题的基本工作原理与测量和测试方法，这一方面的知识可以从产品说明书和使用手册中获得。（2）注意同一类型的仪器仪表，其工作原理与测量和测试方法可能不同，例如电压

8、的测量低频交流电压和高频交流电压测量的方法就完全不同；例如频率、周期的测量等。选择合适的工作原理与测量和测试方法是赛题能否制作成功和获得好的竞赛成绩的关键。（3）赛题中涉及到的一些基本电路有：输入电路：分压器、前置放大器；ADC电路；微控制器（单片机、FPGA、ARM、DSP）；DAC；键盘与开关电路，LED与液晶显示器；电源电路等。（4）“仪器仪表类”赛题也在其他赛题中出现，例如2007年的“程控滤波器（D题）”就要求制作一个“简易幅频特性测试仪”3.建议（1）选择已经出现过的一些赛题做一些训练；主要训练这类赛题的共用部分，如微控制器、ADC/DAC、放大器、电源等。（2）主攻“仪器仪表类”

9、赛题方向的同学还可以发挥自己的想象力，考虑一下： 还有哪些实验室的仪器仪表没有在赛题中没有出现过？如阻抗分析仪、网络分析仪等，在培训过程中事先训练一下。 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能会在放大器、高频等赛题中出现？ 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在指标和功能方面会有哪些变化？如简易电阻、电容和电感测试仪等赛题。 已经出现过的一些赛题，考虑一下哪些可能在制作要求方面会有哪些变化？主攻“放大器类”赛题方向的同学注意了在9届电子设计竞赛中，“放大器类赛题” 除了1994年外，其它每届都有，共有9题： 实用低频功率放大器（1995年A题）； 测量放大器（1999年A题）； 高效率音频功

10、率放大器（2001年D题）； 宽带放大器（2003年B题）； 程控滤波器（2007年D题本科组）； 可控放大器（2007年I题高职高专组）； 宽带直流放大器（2009年C题）； 数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）； 低频功率放大器（2009年G题）。其中：与音频功率放大器有关的有4题。与宽带放大器有关的有2题。与直流、低频放大器有关的有3题。比较历届赛题可以看到， “放大器类”赛题的要求是越来越高，如：在“程控滤波器（2007年D题本科组）”中要求放大器电压增益为60dB，输入信号电压振幅为10mV。制作“简易幅频特性测试仪”，其扫频输出信号的频率变化范围是100Hz200kHz，频率

11、步进10kHz。在“数字幅频均衡的功率放大器（2009年F题）” 中要求：当输入正弦信号vi电压有效值为5mV、功率放大器接8W电阻负载（一端接地）时，要求输出功率10W。功率放大电路的-3dB通频带为20Hz20kHz。功率放大电路的效率60。“宽带直流放大器（2009年C题）” 中要求最大电压增益AV60dB，输入电压有效值Vi10 mV。放大器的输入电阻50W，3dB通频带010MHz；负载电阻（502）W，最大输出电压正弦波有效值Vo10V。注意：放大器同时也是各赛题中一个必不可少的组成部分。2. 历届的 “放大器类赛题” （包括其他赛题）中使用到的一些放大器（包含OP）芯片AD526

12、精确程控放大器ADI公司， AD603，低噪声、90 MHz可变增益放大器.，ADI公司，AD605双通道、低噪声、单电源可变增益放大器，ADI公司，AD620低漂移、低功耗仪表放大器，增益设置范围110000 ADI公司，AD783，采样保持电路，ADI公司，AD811高性能视频运算放大器（电流反馈型宽带运放），ADI公司，AD818高速低噪声电压反馈型运放，ADI公司，AD8011 300 MHz、1 mA 电流反馈放大器，ADI公司， AD8056双路、低成本、300 MHz电压反馈型放大器ADI公司，AD8564，四路7 ns单电源高速比较器，ADI公司， AC524/AC525 55

13、00 MHz级联放大器，teledyne 公司，www.teledyne-BUF634，250mA高速缓冲器，TI公司，CA3140单运算直流放大器，Intersil Corporation，HFA1100 850MHz、低失真电流反馈放大器，Intersil Corporation，INA118精密低功耗仪表放大器，TI公司，LF356 JFET输入运算放大器，National Semiconductor Corpora， LM311具有选通信号的差动比较器，National Semiconductor Corpora， LF356，JFET输入运算放大器，National Semicond

14、uctor Corpora， LM393电压比较器，National Semiconductor Corpora， LM7171高速电压反馈运算放大器，National Semiconductor Corpora， LM358/LM158/LM258/LM2904双运算放大器，National Semiconductor Corpora， LM2902,LM324/LM324A,LM224/ LM224A 四运算放大器，National Semiconductor Corpora， LT1210 1.1A，35MHz电流反馈放大器，linear公司，MAX4256，UCSP封装、单电源、低噪声

15、、低失真、满摆幅运算放大器，Maxim公司，www.maxim-MAX912, MAX913单/双路、超高速、低功耗、精密的TTL比较器，Maxim公司，www.maxim-MAX477 ，300MHz、高速运算放大器，Maxim公司，www.maxim-MAX427/ MAX437低噪声、高精度运算放大器，Maxim公司www.maxim-MAX900高速、低功耗、电压比较器，Maxim公司www.maxim-NE5532双路低噪声高速音频运算放大器，TI公司， NE5534低噪声高速音频运算放大器，TI公司，OP27低噪声、精密运算放大器ADI公司，OP37低噪声、精密运算放大器ADI公司

16、，OPA637， 精密、高速、低漂移、高增益放大器，TI公司，OPA637， 精密、高速、低漂移高增益放大器，TI公司，OPA642高速低噪声电压反馈型运放，TI公司，OPA690，宽带50MHz、电压反馈运算放大器，TI公司，OPA690 高速、电压反馈型运放（大于等于50MHz） ，TI公司，PGA202KP，数字可编程仪表放大器，TI公司，THS3091单路高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司， THS3092高压低失真电流反馈运算放大器，TI公司， TL084，JFET 输入运算放大器，TI公司， µ。A741标准线性放大器，TI公司，以上各放大器IC和OP的更多资料，可以

17、登录有关网站查询得到（以运算放大器的型号为关键词）。主攻“高频无线电类”赛题方向的同学注意了1. “高频无线电类赛题”每届都有在9届电子设计竞赛中，“高频无线电类赛题” 除了1994年外，每届都有：简易无线电遥控系统（1995年C题） 调幅广播收音机（1997年D题） 短波调频接收机（1999年D题） 调频收音机（2001年F题） 电压控制LC振荡器（2003年A题）（该题也可以划在信号源类） 单工无线呼叫系统（2005年D题） 无线识别装置（2007年B题本科组） 无线环境监测模拟装置（2009年D题本科组）频率范围：几MHz 40MHz注意：制作“高频无线电类”赛题是不允许采用现成的RF模

18、块的。2. 从历届赛题可以看到：从最近几届的赛题来看，主攻“高频无线电类”赛题方向的同学除了需要掌握模拟电路、数字电路、单片机电路和电子测量电路的知识外，还需要了解：RF（射频）接收电路设计与制作 RF（射频）发射电路设计与制作 RF（射频）小信号放大器电路设计与制作 RF（射频）功率放大器（AE类）电路设计与制作 RF（射频）信号检测电路设计与制作 LC振荡器电路设计与制作 VCO（压控振荡器）电路设计与制作 PLL（锁相环）电路设计与制作 FM调制与解调电路设计与制作 ASK调制与解调电路设计与制作 FSK调制与解调电路设计与制作 电路之间的阻抗匹配设计与制作 天线阻抗匹配的设计与制作 电

19、感线圈的设计与制作 RF 电路的PCB设计与制作 3. 建议：“高频无线电类”赛题中所涉及到的一些知识点，对有些专业的同学来讲，在专业课程中是没有的，需要自己去搞清楚。这一点很重要。理论用来指导行动。没有理论基础，盲人摸象，行动一定会有困难。另外，“高频无线电类”赛题的实践性要求很强，例如电感线圈的位置、线圈之间的间距、PCB的导线长短等都会对电路参数带来影响。站在岸上是学不会游泳的。制作“高频无线电类”赛题作品，实践经验很重要。建议从简单的基本的高频无线电类电路做起，如简单的无线电收发电路、PLL-VCO电路等，通过一些作品的制作和训练，找到感觉。电子设计竞赛必须掌握的一些基本技能全国大学生

20、电子设计竞赛试卷包括理论设计、实际制作与调试等内容，既考虑到教案的基本内容要求，又适当了反映新技术和新器件的应用，竞赛试卷一般都要求完成一个完整的电子系统的设计与制作，全面测试学生运用基础知识的能力、实际设计制作能力和独立工作能力。全国大学生电子设计竞赛既不是单纯的理论设计竞赛也不仅仅是实验竞赛，而是在一个半封闭、相对集中环境和限定时间内，由一个参赛队共同设计、制作完成一个有特定工程背景的作品，作品能否制作成功是竞赛能否取得好的成绩的关键，而制作中需要的一些基本技能则是整个制作的基础。制作中需要的一些基本技能包含有：元器件的选用 印制电路板的设计与制作 元器件的安装与焊接 导线加工、连接、成型

21、和导线端子的焊接 整机装配流程 电子测量仪器的使用 各种电参数测量 调试与故障检测 EDA工具的使用等。 例如：电阻元件的选用需要掌握：电阻器的分类 电阻器的参数和标注方法 电阻器的选用主要参数：电阻值，额定功率，高频特性，质量等级和质量系数，各种电阻器的主要应用范围（如金属膜和金属氧化膜电阻器的高频性能好，线绕型电阻器的额定功率大，但不能用于高频（50kHz以上） 电阻器应用时应注意的问题：电阻器的安装形式，降额应用，防静电，脉冲峰值电压，辅助绝缘等。 例如：印制电路板的设计与制作需要掌握：印制电路板基础知识：印制电路板的类型，元器件封装形式，导线宽度与间距，焊盘和过孔（导孔），网络、中间层

22、和内层 印制电路板的设计步骤：规划电路板，设置PCB设计环境和定义边框，引入网络表和修改元器件封装，布置元器件位置，布线规则设置，自动布线及手工调整，文件保存及打印输出 元器件的布局：元器件的布局一般要求，核心元件位置，电磁屏蔽，通风散热，机械强度，可调元器件的布局 印制电路板的布线： 印制板的基本布线方法和布线的一般要求，印制导线走向与形状，引线元器件焊盘的形状和尺寸，表面安装元器件的焊盘形状和尺寸，大面积铜箔的处理 印制电路板的制作：打印菲林纸，曝光，显影，腐蚀，打孔，穿孔，沉铜，表面处理 钻孔和扩孔：钻孔和扩孔时应注意的一些问题 例如：元器件的安装与焊接需要掌握： 电子元器件安装前的预处

23、理：电子元器件的引线镀锡，引线成型 电子元器件的安装：安装形式以及安装时应注意的一些问题 常用焊接工具与焊接材料：电烙铁，焊料，焊剂，拆焊工具，其它辅助工具 手工焊接的基本方法：电烙铁和焊锡丝的握拿方式，插装式元器件焊接操作的基本步骤，插装式元器件焊点质量检查，表面安装元器件的焊接方法 焊接过程中应注意的一些问题：印制电路板的焊接，接线柱的焊接，开关、插接件等铸塑元件的焊接，继电器、波段开关等弹片类元件的焊接，集成电路的焊接 ，表面安装元器件的焊接 拆焊：插装式元器件的拆焊，SMT元器件的拆焊 例如：电参数测量需要掌握：电压测量：交流电压的参数，常用电压测量仪器，低频交流电压的测量，高频交流电

24、压的测量，噪声电压的测量 分贝的测量：分贝的定义，绝对电平 ，音量单位（VU)，分贝值的测量方法 信号参数测量：信号波形的观测，信号频率特性的测量，交流信号的幅度测量，包含有交流信号的直流电压幅度测量，幅度测量误差，信号周期或时间的测量，脉冲信号的脉冲宽度测量，脉冲信号的脉冲上升沿和下降沿时间测量，两个信号时间差的测量，示波器延迟特性对脉冲波形测量的影响，相位差的测量，利用示波器的X-丫功能测量 时间和频率的数字测量：频率测量，周期测量，时间间隔的测量，脉冲计数，频率比的测量，时间和频率的数字测量应注意的一些问题 电路性能参数测量：如音频电路频率特性的测量，音频功率放大器最大不失真功率的测量，

25、立体声双通道信号的相位差测量等 噪声对测量的影响：噪声产生的原因，公共阻抗耦合干扰及其抑制，空间电磁耦合干扰及其抑制 接地对测量的影响 例如：在故障检测时，如果掌握和了解故障检测的方法，可以得到事半功倍的效果。故障检测的一般方法：直观检查法 接触检查法 电阻检查法 熔焊修理法 测量电压电流法 波形观察法 信号输入法（干扰检查法） 分割测试法 部件替代法 电容旁路法 变动可调元件法 加热检查法在电子设计竞赛中，必须掌握的一些基本技能如果要求每个参赛队员都做到，还是有一定困难的，但一个参赛队有3个同学，分工合作，应该可以掌握。要想获得好的竞赛成绩，也必须掌握。电子设计竞赛设计总结报告评分标准和组成

26、1.设计总结报告的评分标准 全国大学生电子设计竞赛作品由基本制作部分、发挥制作部分和设计总结报告3部分组成，总分150分设计总结报告是电子设计竞赛作品的一个重要组成部分，占总分的1/3，即50分。注意：从2007年开始有一个变化，不同赛题的设计总结报告的评分工程和评分标准是不同的。从2007年开始，竞赛分为本科组和高职高专组分别出题进行比赛，高职高专组的设计总结报告为20分。具体评分要求可以参考历届赛题。设计总结报告的评分是一个独立环节，评分过程是在作品通过专家测试后进行。学生的设计总结报告是以密封的形式提供给专家组，专家参照由全国大学生电子设计竞赛组委会提供的评分标准进行评分。 设计总结报告

27、的评分工程由方案设计与论证、理论计算、电路图及设计文件、测试方法与数据、结果分析、设计总结报告的工整性等六个方面组成。2. 设计总结报告的组成 设计总结报告是每个参赛小组都必须提供的文件。电子设计竞赛的设计总结报告由前置部分、主体部分和附录部分3个部分组成。 前置部分包括：题名，中文摘要，中文关键词，英文摘要，英文关键词，目录 主体部分包括：系统方案比较与设计，理论分析与计算，单元电路设计与计算，程序设计，系统测试，结论，参考文献 附录部分包括：系统操作说明，元器件明细表，仪器设备清单，电原理图，PCB图，程序清单电子设计竞赛 设计总结报告写作应注意的一些问题1. 图的运用 图是工程师的语言，

28、是一种简明的、形象的、直观地表述论文内容的方法，是设计总结报告的核心内容之一，有着十分重要、不可替代的作用。图包括系统方框图、电路图、流程图等。图应具有“自明性”，即只看图、图题和图例，不阅读正文，就可理解图意。在设计总结报告中，图能够起到非常重要的作用，一些复杂的系统结构，一些电路，其间存在的复杂关系，往往很难直接用语言表述清楚，而采用图来显示，往往可以“一目了然”，有“一图胜千言”之功效。2. 表的运用 表也是一种简明的、形象的、直观地表述论文内容的方法，通常用来表述观察、测试、统计、计算的一些数据，也是设计总结报告的核心内容之一。表应有自明性。每一表应有简短确切的题名，连同表号置于表上。

29、在设计总结报告中，表也能够起到非常重要的作用，大量的测试数据、元器件参数等往往很难直接用语言表述清楚，而采用列表方式，往往可以清楚的表述。3. 数字的使用 在国家标准GB/T 15835-1995中对数字的使用有明确的规定，具体请参考相关文档。如使用阿拉伯数字或是汉字数字的使用，时间(世纪、年代、年、月、日、时刻)， 物理量，非物理量，多位整数和小数，概数和约数，代号、代码和序号，引文标注等。4. 数学、物理和化学式 数学、物理和化学式的表示方法的一般要求如下：公式一般另行或录排在文稿的中央（居中放置）。公式的序号可以分篇、分章独立编写，也可以全文统一编号。公式的序号用圆括号括起，一律写在公式同行的右端。5. 量与单位 在设计总结报告中，为了表述设计的过程和成果，往往会涉及量与单位，正确使用量与单位是论文规范化的基本要求之一。 我国的法定计量单位（以下简称法定单位）包括：(1)国际单位制的基本单位： (2)国际单位制的辅助单位： (3)国际单位制中具有专门名称的导出单位 (4)国家选定的非国际单位制单位 (5)由以上单位构成的组合形式的